高中物理选修3-2交流电的产生及变化规律知识点.pdf

高中物理选修 3-2 知识点交流电的产生及变化规律一交流电大小和方向都随时间作周期性变化的电流，叫做交变电流。其中按正弦规律变化的交变电流叫正弦式电流，正弦式电流产生于在匀强电场中，绕垂直于磁场方向的轴匀速转动的线圈里，线圈每转动一周，感应电流的方向改变两次。二正弦交流电的变化规律线框在匀强磁场中匀速转动1当从图12 2 即中性面位置开始在匀强磁场中匀速转动时，线圈中产生的感应电动势随时间而变的函数是正弦函数：即 e=msin t，i Imsin t(t 是从该位置经t 时间线框转过的角度；t 也是线速度V与磁感应强度 B的夹角；t 是线框面与中性面的夹角)2当从图121 位置开始计时：则：e=mcos t，i Imcos t 3对于单匝矩形线圈来说Em=2Blv=BS；对于n匝面积为S的线圈来说Em=nBS,对于总电阻为R的闭合电路来说REImm三几个物理量1中性面：如图 122 所示的位置为中性面，对它进行以下说明：(1)此位置过线框的磁通量最多(2)此位置磁通量的变化率为零所以 e=msin t=0，i Imsin t=0(3)此位置是电流方向发生变化的位置，具体对应图123 中的 t2，t4时刻，因而交流电完成一次全变化中线框两次过中性面，电流的方向改变两次，频率为 50Hz 的交流电每秒方向改变100 次2交流电的最大值：mBS 当为 N匝时 mNBS (1)是匀速转动的角速度，其单位一定为弧度秒，nad/s (2)最大值对应的位置与中性面垂直,即线框面与磁感应强度B在同一直线上 (3)最大值对应图123 中的 t1、t2时刻，每周中出现两次3瞬时值e=msin t，i Imsin t 代入时间即可求出不过写瞬时值时，不要忘记写单位，如m=2202V,=100 ,则 e=2202sin100 tV,不可忘记写伏,电流同样如此4有效值：为了度量交流电做功情况人们引入有效值，它是根据电流的热效应而定的就是分别用交流电，直流电通过相同阻值的电阻，在相同时间内产生的热量相同，则直流电的值为交流电的有效值(1)有效值跟最大值的关系m=2U有效，Im=2I有效(2)伏特表与安培表读数为有效值(3)用电器铭牌上标明的电压、电流值是指有效值5周期与频率：交流电完成一次全变化的时间为周期；每秒钟完成全变化的次数叫交流电的频率单位1/秒为赫兹（Hz）四、最大值、平均值和有效值的应用1、正弦交变电流的电动势、电压和电流都有最大值、有效值、瞬时值和平均值的区别。以电动势为例：最大值用Em表示，有效值用E表示，瞬时值用e表示，平均值用E表示。它们的关系为E=Em/2，e=Emsin t。平均值不常用，必要时要用法拉第电磁感应定律直接求：tnE。切记122EEE。特别要注意：有效值和平均值是不同的两个物理量，有效值是对能的平均结果，平均值是对时间的平均值。在一个周期内的前半个周期内感应电动势的平均值为最大值的2/倍，而一个周期内的平均感应电动势为零。2、我们求交流电做功时用有效值，求通过某一电阻电量时一定要用电流的平均值交流电，在不同时间内平均感应电动势，平均电流不同考虑电容器的耐压值时则要用最大值。3、交变电流的有效值是根据电流的热效应规定的：让交流和直流通过相同阻值的电阻，如果它们在相同的时间内产生的热量相等，就把这一直流的数值叫做这一交流的有效值。只有正弦交变电流的有效值才一定是最大值的2/2 倍。通常所说的交变电流的电流、电压;交流电表的读数;交流电器的额定电压、额定电流;保险丝的熔断电流等都指有效值。(3)生活中用的市电电压为220V ，其最大值为220 2V=311V （有时写为310V ），频率为 50H Z，所以其电压即时值的表达式为u=311sin314 tV。2、理想变压器的基本关系理想变压器：磁通量全部集中在铁芯中（没有漏磁）变压器本身不损耗能量。对于理想变压器，物理量之间的依存关系：（1）理想变压器的输入功率等于输出功率，且输入功率受输出功率控制。（2）当原、副线圈、一定时，输出电压由决定，与负载无关。且有。（3）当原、副线圈、一定时，输入电流由输出电流决定，且有关系，而与所接负载的大小有关。（4）当有若干个副线圈时，其总的约束关系为各线圈的电压关系与初级线圈电压的关系跟线圈匝数关系不变。各线圈中电流的关系为（5）变压器的负载越大，是指并接在副线圈上用电器越多，即负载电阻越小。3、远距离输电应注意的问题（1）远距离输电要解决的关键问题是减少输电线上的电能损耗，根据，具体方法有：其一是减少输电线的电阻，用电阻率小的材料或加大导线的横截面积。实际分析表明其作用十分有限。其二是提高输电电压，减小输电电流，这是一种有效的方法。（2）要能画出远距离输电电路，能帮助自己进行分析问题，电路如图。（3）善于以变压器为界划分好各个回路，对各个回路独立运用欧姆定律、焦耳定律和电功、电功率进行分析计算。（4）抓住各回路之间的物理量的联系，如变压器两侧的功率关系，电流、电压与匝数的关系；导线上的电能损耗，导线上的电压损失为。（P为输送的总功率）于远距离输电电路来说，属于非纯电阻电路（有电感），电功和电热是不相等的，计算时要引起注意；此外，输电电线有两条，计算时要计算两条电线的电阻为整个输电线的总电阻。4、三相交流电（1）三相交流电的产生：三相交流电是由三个互成1200 角的线圈，同时绕垂直磁场中轴共同转动，线圈中产生三个交变电动势，输出的电流是三相电流；这三个电动势大小相相等，周期相同，依次相差个周期达到最大值。（2）三相交流电的连接方法：发电机三个线圈可发采用Y接法，也可以采用接法，具体接法要根据电路要求；同样用电负载的接法也有用Y接法和 接法，具体根据用电器的接法要求而定。但要注意Y接法和接法不是以往的串、并联。（3）相电压、线电压均为交流电的有效值，目前我国民用电采用三相四线制供电，可提供有效值为220V（一相与地间之间的电压），380V（两根相线之间的电压）两种电压。他们的最大值分别是V，V。但要注意：与的关系是不同的。